本文關(guān)鍵詞：中紅外金屬包覆波導(dǎo)的超高階模特性研究

  更多相關(guān)文章： 金屬包覆波導(dǎo) 超高階模 古斯?jié)h欣位移 中紅外傳感器 中紅外集成光子學(xué)

【摘要】：近年來(lái),集成光子學(xué)的研究從近紅外波段逐漸延伸到了中紅外波段,中紅外波導(dǎo)的特性研究與應(yīng)用也成為了目前中紅外波段集成光學(xué)器件的熱點(diǎn)。金屬包覆波導(dǎo)可以在中紅外波段激發(fā)出對(duì)波長(zhǎng)、波導(dǎo)厚度、材料折射率具有高敏感性的超高階模式,同時(shí)高階模式具有等效負(fù)向古斯?jié)h欣位移增強(qiáng)效應(yīng)。因此,對(duì)金屬包覆波導(dǎo)的超高階模特性進(jìn)行研究后,設(shè)計(jì)傳感器等光學(xué)器件,將在材料分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水體成分檢測(cè)等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。本文在上述背景下,分析討論了基于金屬包覆波導(dǎo)的超高階模特性的中紅外傳感器的設(shè)計(jì)方法,并通過(guò)工藝手段和實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)高階模特性進(jìn)行了驗(yàn)證,具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面：1、將金屬的復(fù)介電常數(shù)代入一般介質(zhì)平板波導(dǎo)的本征方程,分析了金屬包覆波導(dǎo)的模式理論,討論了波導(dǎo)層厚度至毫米量級(jí),得到了有效折射率接近于0的高階模式,及其折射率、波導(dǎo)厚度和波長(zhǎng)對(duì)高階模式特性的影響。根據(jù)高階模式的高敏感特性設(shè)計(jì)了兩種中紅外傳感器件,根據(jù)監(jiān)測(cè)接收光的吸收峰實(shí)現(xiàn)傳感功能。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求,采用硫系玻璃材料設(shè)計(jì)加工了中紅外棱鏡,搭建了基于5.4μm中紅外光的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用電子束和熱蒸發(fā)工藝蒸鍍金屬膜完成波導(dǎo)器件的制作后,針對(duì)高階模特性對(duì)幾種傳感器進(jìn)行了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,并將測(cè)試結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)每種傳感器的性能和優(yōu)缺陷進(jìn)行了分析,并提出改進(jìn)想法。3、分析了高階模的等效古斯?jié)h欣“負(fù)向位移”效應(yīng),在中紅外波段可實(shí)現(xiàn)較大的等效“負(fù)向位移”增強(qiáng)。并對(duì)影響等效“負(fù)向位移”因素進(jìn)行分析討論,利用毫米量級(jí)的金屬包覆波導(dǎo)設(shè)計(jì)了中紅外“光陷阱”和中紅外光延時(shí)器件。
【關(guān)鍵詞】：金屬包覆波導(dǎo) 超高階模 古斯?jié)h欣位移 中紅外傳感器 中紅外集成光子學(xué)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN252
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 中紅外波導(dǎo)特性與應(yīng)用現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 波導(dǎo)型中紅外傳感器件11-17
• 1.2.2 中紅外波導(dǎo)型傳感器應(yīng)用17-18
• 1.3 金屬包覆波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容與主要目的19-21
• 1.5 參考文獻(xiàn)21-25
• 第2章 中紅外金屬包覆波導(dǎo)高階模的特性分析25-38
• 2.1 介質(zhì)平板波導(dǎo)25-31
• 2.1.1 平板波導(dǎo)的射線(xiàn)法模型26-29
• 2.1.2 平板波導(dǎo)的電磁理論模型29-31
• 2.2 對(duì)稱(chēng)金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)31-36
• 2.2.1 金屬的光頻特性32
• 2.2.2 對(duì)稱(chēng)金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)32-33
• 2.2.3 利用高階模敏感特性的中紅外傳感器設(shè)計(jì)33-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 2.4 參考文獻(xiàn)37-38
• 第3章 基于中紅外金屬包覆波導(dǎo)高階模特性的實(shí)驗(yàn)38-56
• 3.1 實(shí)驗(yàn)流程38-46
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)38-41
• 3.1.2 紅外棱鏡設(shè)計(jì)與加工41-43
• 3.1.3 金屬材料的蒸鍍43-45
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的搭建與調(diào)試45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果46-53
• 3.2.1 SPR傳感器測(cè)試結(jié)果47-50
• 3.2.2 基于棱鏡耦合的中紅外傳感器測(cè)試結(jié)果50-51
• 3.2.3 基于高階模特性的中紅外傳感器測(cè)試結(jié)果51-53
• 3.3 器件的測(cè)試展望53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 3.5 參考文獻(xiàn)55-56
• 第4章 基于中紅外金屬包覆的負(fù)古斯?jié)h欣位移效應(yīng)與應(yīng)用56-69
• 4.1 金屬包覆波導(dǎo)表面位移增強(qiáng)效應(yīng)56-59
• 4.1.1 古斯?jié)h欣位移56-57
• 4.1.2 金屬包覆波導(dǎo)的古斯?jié)h欣位移增強(qiáng)效應(yīng)57-59
• 4.2 GH位移增強(qiáng)效應(yīng)在中紅外波段的性質(zhì)59-63
• 4.2.1 金屬厚度對(duì)GH位移增強(qiáng)效應(yīng)的影響60-62
• 4.2.2 金屬介電常數(shù)對(duì)GH位移增強(qiáng)效應(yīng)的影響62-63
• 4.3 負(fù)向位移的應(yīng)用構(gòu)想63-66
• 4.3.1 中紅外光陷阱的設(shè)計(jì)63-64
• 4.3.2 中紅外光延時(shí)器的設(shè)計(jì)64-65
• 4.3.3 器件的改進(jìn)與展望65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 4.5 參考文獻(xiàn)67-69
• 第5章 總結(jié)與展望69-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果71-72
• 致謝72

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 吳華炳;陳舜兒;劉偉平;;3D片上光互連網(wǎng)絡(luò)研究(本期優(yōu)秀論文)[J];光通信技術(shù);2014年06期

2 薛紅;王芳;白秀英;董康軍;;基于高斯光束的絕緣體上硅平面光波導(dǎo)的耦合效率研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 向磊;基于Si基的MMI設(shè)計(jì)制作及其在全光信號(hào)處理中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 周唯;硅基波導(dǎo)光柵耦合器件的研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 金億昌;新型磁光器件的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 劉學(xué)文;光柵耦合型硅基混合集成鍺光電探測(cè)器設(shè)計(jì)及制備研究[D];華中科技大學(xué);2013年

4 石t@;硅基微環(huán)諧振器中四波混頻效應(yīng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2013年

5 閻海;母子微環(huán)結(jié)構(gòu)的集成光分插復(fù)用器[D];清華大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1052219